Scattering ratio

Se requirió información técnica detallada e información climática para las condiciones de diseño considerando los siguientes aspectos.

1. Elaboración de planos para especificar el dimensionamiento mecánico, el conexionado eléctrico y la ubicación de equipos de control e instrumentación que lo conforma.

2. Establecer el tipo de sistema a utilizar dependiendo del que brinde mejor versatilidad, inversión, mantenimiento, consumo de energía, etc.

3. Selección de dispositivos y equipos del prototipo. 4. Diseño de componentes complementarios.

5. Montaje e instalación del prototipo.

6. Establecer rangos de temperatura de 25 a 50 C y flujo de aire entre 0 a 100%. 7. Arranque y puesta en marcha del prototipo por medio de pruebas en vacío. 8. Certificación de funcionamiento correcto por medio de las pruebas de validación. 9. Selección del lugar y tiempo donde se seleccionó el laboratorio de ingeniería

electrónica como lugar donde se probara el control multivariable durante el tiempo necesario para demostrar su funcionamiento. Se consideró que los valores de temperatura para las pruebas son a temperatura ambiente implicando entonces que lo único que se desea verificar es el correcto funcionamiento del control multivariable.

Se procedió al cálculo, construcción y elección de los recursos, elementos, equipos y dispositivos que conforman el prototipo de acondicionamiento de aire HVAC que es conformado por componentes de origen mecánico, eléctrico y electrotérmico. Basado en la metodología de construcción de plantas industriales se construyó el prototipo debido a que se simula un proceso industrial a escala y que sirvió como plataforma de pruebas para demostrar el funcionamiento del control cascada. Además dentro del análisis se consideró otros factores para el diseño.

Además en la construcción de los circuitos electrónicos se constituyeron diagramas y especificaciones y además los dimensionamientos mecánicos del prototipo del sistema.

 Factor económico

 Facilidad de manufactura

 Disponibilidad en el mercado interno.

 Tiempo

3.2.1 Dimensionamiento

El rango RPM se escaló a un rango porcentual de todo el volumen de aire del local. Para su cálculo se determina primero el volumen del local, multiplicando el largo por el ancho y por el alto, en caso de que sea cubica se fue descomponiendo en figuras simples el volumen total para el cálculo de una sala de calefacción ideal.

3.2.1.1 Elementos y Estructuras.

Medidas de la estructura del prototipo en base a especificaciones y tamaños de sus componentes que se detallan en sus hojas técnicas y planos anexos y luego sean plasmados en la figura 3.8. y figura 3.9.

Figura 3.8: Soportes y Estructuras para el prototipo del sistema HVAC Fuente: Elaboración Propia.

3.2.1.2 Dimensiones del Tablero de Control

Figura 3.9: Vistas del Tablero de Control Fuente: Elaboración Propia 3.2.2. Selectividad y cálculo de equipos actuadores

Según el objetivo del prototipo y basándose en las arquitectura de sistemas de aire de calefacción se seleccionaron dos elementos actuadores el primero como generador de calor y el segundo como generador de flujo que transfiere el calor generado hacia un punto de salida donde se tomó datos de temperatura y flujo. Para ello se seleccionó el ventilador centrífugo monofásico de 220V como generador de flujo de aire y segundo se seleccionó la resistencia calefactora eléctrica para generar temperatura y pueda transferirse por medio del flujo de aire a nuestro proceso HVAC y pueda ser controlado por el control multivariable.

3.2.2.1. Selectividad de Ventilador centrífugo

Para la selección del ventilador se consideró un ventilador tipo centrifugo por el hecho de que este tipo a comparación de otros funciona a caudales bajos que están a bajas presiones y generan flujos de aire uniforme y en el aspecto económico son económicos ya que es un equipo monofásico y son menos costos que equipos trifásico y por último fue el único equipo disponible en el mercado interno actual.

Una vez escogido el tipo de ventilador se calculó el caudal de aire necesario en función al dimensionamiento de la sala de calefacción de basándose en el número de renovaciones/minuto que significa las veces que debe renovarse el aire de la sala por minuto. Luego se escoge luego el número N de renovaciones por hora de la sala y se multiplican ambos, la cual es N = 120 y después se toma la siguientes medidas L = 5 m, A= 9m, H=3 y luego se calcula para que posteriormente sean plasmadas en la tabla 3.1. Volumen V (m³) = L x A x H (m) = 5 x 9 x 3 (m³) Volumen V (m³) = 135 m³ Caudal Q (m³/h) = V x N = 135 x 120 Caudal Q = 16200 (m³/h) Caudal Q = 162200 x (m³/min) Caudal Q = 270 (m³/min) Caudal Q = 159 (Pc³/min) % 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% V 22v 44v 66v 88v 110v 132v 154v 176v 198v 220v

Tabla 3.1: Tabla de Pruebas de valores del ventilador Fuente: Elaboración propia

El caudal de aire calculado será de 159 pies cúbicos por minuto PCM. Después de calcular el caudal se tomará este como referencia para seleccionar su equivalente comercial que fue un ventilador centrifugo de 160 PCM ya que es el valor de mayor semejanza a los 159 PCM y además este ventilador proporciona un flujo de aire uniforme con un voltaje proporcional a los RPM del motor y caudal generando un comportamiento lineal en su salida en metros cúbicos y que posee un motor tipo PSC que es un motor de fase partida por condensador para un arranque suave siendo ventajoso a comparación de otros generadores de flujo del mismo tipo y tomándose en cuenta lo económico y fácil de

instalar la cual finalmente se plasman en la ecuación 3.1 su equivalente y la figura 3.10 que muestra la curva característica del ventilador.

m3

= 160 PCM

Ecuación 3.1 Valor equivalente de porcentajes por Minuto